Análise de influência da geometria na capacidade de absorver energia de tubos com mesma área de seção transversal quando submetidos a situação de colisão.

Abstract

Este trabalho analisa a influência da geometria de tubos com mesma área de seção transversal na capacidade de absorção de energia em colisões. A motivação decorre da necessidade de otimizar dispositivos de segurança veicular e de contenção viária, nos quais a eficiência de dissipação de energia por deformação plástica é fundamental para reduzir danos e riscos aos ocupantes e ao meio ambiente. O objetivo geral consiste em comparar o desempenho de tubos circulares e quadrados, mantendo constante a área de seção transversal, por meio de ensaios de impacto controlado em duas condições de colisão distintas. A metodologia adotada envolveu doze ensaios de queda de martelo em corpos de prova de aço SAE 1010, com captação de imagens em alta velocidade e análise das curvas de deslocamento, estimativa de impulsos, cálculo de forças médias, avaliação das taxas de deformação e identificação dos modos de colapso. Os resultados demonstraram que, em ambas as condições de impacto, os tubos quadrados atingem deslocamentos máximos (deformação) superiores aos dos circulares, 0,1257 m contra 0,0878 m para a condição 1 e 0,1350 m contra 0,0819 m para a condição 2. Os tubos quadrados também apresentam taxas médias de deformação maiores que os circulares sendo, 17,6072 s-1 contra 11,9857 s-1 para a condição 1 e 29,0682 s-1 contra 21,3099 s-1 para a condição 2, promovendo resposta mais gradual e amortecimento progressivo mais eficiente. Em regime de alta velocidade, o perfil quadrado prolonga o tempo de contato e reduz picos de força média em até 21%. Cálculos de carga crítica por flambagem segundo a teoria de Euler indicaram valores muito superiores às forças de impacto, sendo 191,80 kN contra 39,93 kN para os tubos de seção circular e 154,58 kN contra 36,98 kN para os tubos de seção quadrada. Conclui-se que a geometria quadrada oferece maior eficiência na dissipação de energia em aplicações que exigem desaceleração controlada, como em crash boxes automotivos e em defensas viárias, enquanto o perfil circular apresenta maior rigidez inicial, sendo indicado em dispositivos que demandam resposta imediata, como em suportes estruturais